| 研究課題/領域番号 |
19K14889
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
本木 慎吾 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (70824134)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
|
|---|
| キーワード | マルチスケール / 乱流 / 熱対流 / 秩序構造 / エネルギー伝達 / ニュートン法 / ホモトピー / 流体力学 / 熱力学 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
乱流の解明と適切なモデル化，及び制御のためには，乱流におけるエネルギー伝達及び普遍的統計法則の発現において本質的な役割を担う構造・事象を同定することが重要であるが，広範囲にわたるスケール（大きさ）の渦の階層構造により構成されるマルチスケール性を有し，時間空間的に不規則に変動する乱流場からその核となる要素を抽出することは極めて困難である．そこで本研究では，乱流の階層構造及び統計性質を再現する「マルチスケール定常解」を見出し，その時間的変化の伴わない（乱流に比して）単純な解に基づき，乱流における階層構造と普遍的統計法則の関係，及びエネルギー伝達機構を解明し制御するという新たなアプローチを展開する．
|
| 研究成果の概要 |
本研究では，熱対流乱流の秩序構造と統計的性質を再現する定常な解を見出した．具体的には，レイリー・ベナール対流，透過性を有する壁面間における熱対流，および３方向に周期的な領域における熱対流について，３次元構造を有する定常解を数値的に求め，これらの解が階層的なマルチスケールの渦構造を示し，熱対流乱流において観測されるスケーリング則およびエネルギースペクトルを再現することを明らかにした．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
乱流現象の解明と制御のためには，乱流における統計法則やエネルギー伝達において本質的な役割を担う構造・事象を同定することが重要であるが，広範囲にわたるスケール（大きさ）の渦の階層構造によって構成されるマルチスケール性を有し，時間・空間的に不規則に変動する乱流場からその核となる要素を抽出することは極めて困難である．本研究課題では，乱流のマルチスケール構造と統計的性質を再現する定常な解を見出すことに成功した．この発見を契機とし，様々な流れにおけるマルチスケール定常解が調査されることで，乱流の理論的な理解と適切なモデル化，および新たな制御手法の開発に繋がると期待できる．
|
